硅烷制氮工艺 氯硅烷的歧化工艺.docVIP

硅烷制氮工艺 氯硅烷的歧化工艺 氯硅烷的歧化工艺——岳菡 1、问题的由来： 我国90%的多晶硅都是基于TCS的改良西门子法生产的，基于TCS的改良西门子法在我国发展很快，且日益完善。随着大家对这项工艺的认识逐步深入，这项工艺一些先天性的不足也就暴露出来，引起业界广大同仁的关注。在此… 维普资讯 第２ 卷第２ ４ 期 ２ ０ 年 ２ 月 ０６ 化 工 技 术 经 济 ? ３? １ ＣＨ Ｍ Ｉ Ｌ Ｔ ｅ ０ 一Ｅ ０Ｎ０ＭＩ Ｓ Ｅ ＣＡ Ｅ ＨＮ Ｃ Ｃ 甲苯歧化 与烷基转移技术进展 米… ABB Lummus公司的OCT技术将乙烯转化为丙烯的选择性近100％，将丁烯转化为丙烯的选择性为97％，丁烯总转化率为85％～92％(丁烯进料中正丁烯质量分数为50％～95％)。OCT技术中2一丁烯和1一丁烯均可参加反应，可最大限度的利用C4原料。… 氯硅烷的歧化工艺——岳菡 1、问题的由来： 我国90%的多晶硅都是基于TCS的改良西门子法生产的，基于TCS的改良西门子法在我国发展很快，且日益完善。随着大家对这项工艺的认识逐步深入，这项工艺一些先天性的不足也就暴露出来，引起业界广大同仁的关注。在此背景下，由氯硅烷歧化回收DCS并制取硅烷、硅烷在西门子反应器中的热分解沉积及流化床法制取多晶硅等一系列技术就自然而然地走入了人们的视线！ 上世纪七十年代，美国能源部（DOE）主持了一个庞大的项目：平板太阳能电站，这个项目旨在：降低造价、提高效率、延长寿命和增加可靠性。这个项目涉及硅材料的子项目由美国喷气动力实验室（JPL）牵头，美国联合碳化物公司（UCC）利用美国早期在氯硅烷化学领域内的丰富研究成果，在STC氢化制取TCS（即国内所说的冷氢化）、氯硅烷歧化制取硅烷、硅烷在西门子反应器中的热分解沉积制取高纯度多晶硅以及流化床法制取低成本多晶硅技术方面承担了大量开拓性的工作，包括一套年产100吨的实验装置（EPSDU）和一座建在华盛顿州Moses Lake的年产1200吨的高纯硅工厂，这座工厂就是后来著名的SGS和现在REC多晶硅工厂的前身。 UCC当年在Moses Lake的工厂 硅烷裂解沉积车间 UCC的这项技术在四十年后的今天仍然展现其巨大的实用价值： 1）四氯化硅高压低温流化床氢化技术解决了低成本回收四氯化硅的问题； 2）氯硅烷的歧化技术解决了二氯二氢硅的回收问题； 3）硅烷的低温精馏技术+硅烷在西门子反应器中裂解沉积解决了制取高纯度半导 体级多晶硅的问题； 4）硅烷的流化床沉积技术解决了低成本制取太阳级多晶硅的问题，等等。 UCC在上世纪七十年代创新性开发的这一系列工艺及这一系列技术成功的产业化应用，为众多的基于TCS的改良西门子法工厂改造升级——实现产品的高质量和物料的全循环，提供了一个广阔的空间和极有现实价值的工艺路线。 美国多晶硅业界珍藏着关于UCC这项工艺的一本纪念册，这本纪念册中的人员就是上世纪七十至八十年代UCC这项工艺的开发及工业化实施团队。 2、歧化反应： 歧化反应按照教科书上的解释是一种自身氧化还原反应，说是在歧化反应中，同一种元素的一部分原子(或离子)被氧化，另一部分原子（或离子）被还原。 但是说起来简单，判断起来又比较复杂，有一些反应实际上具备上述特征，但又不属于歧化反应，而相关的解释又让人一头雾水！ 还是让我们就事论事地引用SCC（UCC技术的嫡传公司）对我们所关心的歧化反应的解释吧，实际上在氯硅烷化学中，歧化反应也就涉及这么5种化合物：HSiCl3 （TCS）、H2SiCl2 （DCS）、SiCl4 （STC）、H3SiCl （MCS）和SiH4 （Silane或MS），这五种化合物有一个特性，就是在合适的催化剂作用下，氯原子和氢原子与硅原子所连接的化学键能够自由地打开，这样围绕硅原子的氯原子和氢原子可以互相转移，而转移平衡后形成的混合物之性质取决于氯原子和硅原子的比值（简称氯-硅比Cl/Si），由此而发生的一系列反应称之为歧化反应。由于反应产物的氯氢原子进行重新分配，所以氯硅烷化合物的这种反应也称之为再分配反应。 下列这一系列反应是同时发生的，在下述反应中，发生了两分子以上的同种物质，相互传递电子、原子或原子团而产生了几种不同物质的反应： 2 SiHCl3 = Si H2Cl2 + SiCl4 （2TCS = DCS + STC） 2 SiH2Cl2 = Si H3Cl + SiHCl3 （2 DCS = MCS + TCS） 2 SiH3Cl= SiH4 + SiH2Cl2 （2 MCS = Silane + DCS） 上述反应如果在常温常压的状态下发生，达到平衡以后反应物的转化率是很低的，很多试验数据表明